Автоматизация процессов создания карт

Внедрение средств автоматизации в процесс создания карт вызвало повышение производительности труда, улучшение каче­ства картографической продукции, разработку новых техноло­гий. Автоматическое дистанционное зондирование, сопровожда­емое передачей изображений по каналам радиосвязи на Землю и оперативным их использованием, открыло новые возможности для создания карт. Степень автоматизации на разных этапах работ может ме­няться от частичной, когда компьютер заменяет человека только на отдельных операциях, до комплексной, охватывающей и свя­зывающей все основные процессы.

Вначале автоматизации подверглись массовые рутинные опера­ции: построение картографических сеток топографических карт, фотонаборное воспроизведение подписей, картографический ди­зайн и т.д. Затем была решена проблема автоматизации процесса создания аналитических карт. В настоящее время осуществляет­ся автоматизация процесса создания комплексных карт, требую­щая оперативного взаимодействия между картографом и компь­ютером (интерактивное вмешательство человека в работу ЭВМ). Этот сложный процесс включает преобразование географическо­го изображения посредством считывающих устройств в цифро­вую форму и последующее воспроизведение графического изоб­ражения в виде оригиналов карт.

Последовательность действий задается специальными програм­мами. Информация, подлежащая картографированию, фиксиру­ется на магнитных лентах или дисках. Локализация простран­ственной информации осуществляется по координатам, поступа­ющим в цифровой форме. Процесс получения координат основы­вается на том, что каждой точке на земной поверхности соответ­ствует одна точка на карте. Следовательно, точки, линии и пло­щади на картах могут быть представлены как совокупности мно­жества точек, объединенных тем или иным способом.

Операция по переводу рисунка карты в цифровой вид называет­ся цифрованием. Оно осуществляетсяна специальных приборах -цифрователях (дигитайзерах) тремя основными способами:

- ручным обводом контуров с автоматическим измерением и записью координат;

- автоматизированным построчным сканированием;

- направленным (векторным) сканированием, когда про­слеживание линий осуществляется при взаимодействии картог­рафа и сканирующего прибора.

Этап цифрованияявляется начальным. Полученная в боль­ших объемах цифровая информация подвергается математичес­кой обработке и трудоемким вычислительным работам по уста­новлению координат каждой точки, а также пространственной локализации привязанной к ней географической нагрузки.

Эта процедура может иметь самостоятельное значение, если выпол­няется для осуществления генерализации или в картометричес­ких целях. Поэтому числовую логико-математическую обработку информации выделяют в отдельный, второй, этап автомати­зированного создания карты.

Заключительный этап представляет воспроизведение циф­ровой информации в картографической форме. Оно может осу­ществляться на алфавитно-цифровых печатающих устройствах (АЦПУ), графопостроителях, а также видеоэкранах (дисплеях).

Карты, воспроизведенные в АЦПУ, специфичны для восприятия и требуют определенного навыка для работы с ними. Качество картографического изображения, полученного на графопострои­телях или на экранах с последующей их распечаткой, значи­тельно выше. Карты, построенные и отредактированные на дис­плее, записанные для хранения на видеомагнитофон или зафик­сированные на микрофильм, позволяют перейти к так называе­мой "безбумажной" технологии.

С внедрением персональных компьютеров особого внимания заслуживают программы, позволяющие работать с изображени­ем непосредственно на экране, а также строить картографичес­кие изображения по цифровым данным. Наиболее простыми при этом являются растровые графические программы, где неслож­ная карта может быть нарисована на экране при помощи "мыши". К недостаткам этих программ следует отнести невозможность совмещать полученные изображения с аналогичными, трансфор­мировать их или осуществлять иную исследовательскую работу.

Существуют системы автоматизированного проектирования, позволяющие вводить картографические изображения в вектор­ном режиме. Программы, действующие при этом, обеспечивают произвольное масштабирование, совмещение нескольких изобра­жений, возможность проведения измерений. Растровым програм­мам они уступают в наборе возможностей оформления изображе­ний.

Все эти программы позволяют проводить автоматизирован­ное построение карт при обучении в вузе и школе. В учебном процессе можно использовать простейший способ создания осно­вы карты - копирование на экране приложенного к нему про­зрачного оригинала с помощью "мыши". Недостатком при этом является небольшой формат оригинала, низкая точность и ма­лая скорость ввода, однако это не играет существенной роли при обучении и не требует дорогостоящих технических средств для воспроизведения.

В условиях современного картографического производства используются автоматические устройства разной степени слож­ности. Для автоматизации работ в сфере "создания - использования" карт используются автоматизированные картографические системы (АКС), под которыми понимают совокупность техничес­кого, математического и информационного обеспечения.

АКС могут состоять из одного или множества автоматизирован­ных рабочих мест разной конфигурации, объединенных с помощью ЭВМ и средств связи в структурные сети. К ним могут подключаться телефонные аппараты и телексы, системы обработки текста и т.д. В результате картографы вступают в постоянную и независимую от расстояния связь друг с другом в режиме "электронной почты" и имеют постоянный доступ к ба­зам данных и вычислительным центрам коллективного пользо­вания.

База данных — это поименованная совокупность массивов дан­ных в любом (сетевом, иерархическом, табличном) виде, доста­точно полно представляющих объекты природы и общества, их пространственное размещение, взаимоотношение, свойства и из­менение во времени. Организованная совокупность баз данных, объединенных общностью применения и управляемых специаль­ной системой, называется банком данных (БД). БД состоит из баз топографических и картографических данных и базы знаний (факты, правила, данные в текстовом виде, управляющие струк­туры). Он является информационной основой географических информационных систем (ГИС) - относительно нового на­правления развития современной картографии.

ПОНЯТИЕ О ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Под географическими информационными системами понима­ют совокупность реализованных с помощью ЭВМ и программ­ных средств баз географо-картографических данных, предназ­наченных для проведения исследований и моделирования в ин­тересах многих пользователей.

Географические информационные системы предусматривают совместное использование ряда традиционных и новых научных дисциплин, выдвигают требования новой культуры мышления и новых подходов к обработке данных. Хорошо функционирую­щие ГИС способствуют улучшению планирования и управления регионами, значительно ускоряют процесс создания карт.

* Первая реально работающая система появилась в начале 60-х годов XIX в. в Канаде. 70-е и 80-е годы были отмечены расширением области применения ГИС, развитием многоцелевых систем, су­щественной технической и технологической модернизацией, пе­реходом от простых процессорных систем к компьютерным се­тям с телекоммуникациями, интеграцией отдельных систем в региональные, национальные, межнациональные и глобальные структуры с целью решения важных научных, хозяйственных и экологических проблем, внедрением в технологию ГИС экс­пертных систем на основе данных дистанционного зон­дирования Земли.

В бывшем СССР многие работы были связаны с адаптаци­ей зарубежного опыта. В настоящее время несовершенство ма­тематического и технического обеспечения, отсутствие опыта у пользователей часто не позволяют эффективно применять уже разработанные системы. В Беларуси функционирующих полномасштабных систем пока нет, но формируются отдельные блоки будущих ГИС, как, например, в лесном хозяйстве (лесхозах).

Созданию ГИС, кроме названных причин, препятствует тот факт, что традиционные информационные потоки сильно раз­рознены, большая доля информации остается в статистических управлениях или фондах отдельных ведомств. Помимо этого российские космические снимки высокой разрешающей способ­ности содержат очень большой объем информации, что затрудняет процесс их автоматизированной цифровой обработки.

Компонентами ГИС являются подсистемы: управления база­ми данных, накопления, обработки и анализа данных, опе­ративного картографического их воспроизведения. Созда­ние ГИС требует разработки все более эффективных средств ввода, обработки, анализа и воспроизведения информации; приемов совмещения разнородных источников данных; объединения спутниковых и картографических систем. ГИС способствовали развитию и становлению нового направления в географии - геоинформатики.

Создание географических информационных систем позволи­ло проводить географическое моделирование в привычном для географа виде - картографическом. Геоинформационная техно­логия обеспечивает наиболее привычный для географа инстру­ментарий исследования, так как моделирование выполняется на картографической основе. Большинство ГИС включают в свои задачи создание карт, а также анализ картографических произведений.

Лекция № 9

Тема: Использование карт. Картографический метод исследования.

Вопросы: Понятия о картографическом методе исследования. Приемы картографического метода: визуальный, графический, картометрический и морфометрический, приемы математической статистики. Использование карт для изучения динамики природных процессов, для охраны и контроля окружающей среды.